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Heizkörper für die Erwärmung eines Gasstromes auf
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hohe Temperaturen.
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Die Erfindung betrifft einen Heizkörper für die Erwärmung eines Gasstromes,insbesondere
eines Luftstromes,auf hohe Temperaturen bis zu 800°C und mit den weiteren im Okerbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten,gattungsbestimmenden Merkmalen.
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Heizkörper dieser Art sind z.B.in Verbindung mit Heizlüftern bekannt,die
zum Verschweißen von Kunststoff-Folien und/oder zum Verformen von thermoplastischen
Kunststoffkörpern eingesetzt werden.Solche Heizkörper haben als Träger für eine
elektrische Heizwendel einen in der Regel kreiszylindrisch ausgebildeten Keramikkörper,der
in axialer Richtung von einer Mehrzahl von Aussparungen bzw.Kanälen durchquert ist,in
denen die Heizwendel mit in axialer Richtung hin- und hergehendem Verlauf verlegt
ist.Diese Kanäle,an deren Wänden die einzelnen - im wesentlichen kreisrunden - Windungen
der Heizwendel mit Linienberührung anlvegen,sind im Betrieb eines solchen Heizlüfters
von dem zu beheizenden Luft-bzw.Gasstrom durchströmt.
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Wesentliche Nachteile in dieser Weise gestalteter Heizkörper sind
zumindest die folgenden: da die Windungen außenseitig auf ihrer gesamten Länge an
den Wänden der den Keramik träger durchsetzenden Kanäle anliegen,können die Windungen
an ihrer Außenseite praktisch nicht von dem aufzuheizenden Gasstrom umströmt werden,mit
der Folge,daß die Wärmeübertragung auf diesen Gasstrom relativ schlecht ist.Dies
hat auch zur Folge,daß die spezifische Wärmebelastung der Heizwendel niedriger angesetzt
werden muß,als dies der Fall sein könnte,wenn die Wendel außenseitig von dem Gasstrom
umspült wäre,mit der weiteren ,nachteiligen Folge ,daß der Heizkörper,um eine bestimmte
Heizleistung zu erzielen, entsprechend größer dimensioniert werden muß.
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Um diese Nachteile wenigstens teilweise zu kompensieren,werden vielfach
Heizwendeln verwendet,deren äußerer Windungsdurchmesser etwas geringer ist als der
lichte Durchmesser der den Träger in axialer Richtung durchsetzenden Kanäle.Dies
hat dann allerdings den Nachteil, daß,wenn die Heizwendel auf maximale Temperatur
aufgeheizt und dadurch entsprechend weich geworden ist,bei einer Erschütterung des
Heizkörpers allzuleicht ein "Zusammensacken"und/oder eine sonstige Beschädigung
der heizwendel auftreten kann,die zu einem Kurzschluß innerhalb derselben und damit
zu einem Ausfall der Heizung führen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,einen Heizkörper der eingangs genannten
Art zu schaffen,der bei gleichwohl
lagestabiler Anordnung der Heizwendel
in dem keramischen Träger eine gute Umströmung der einzelnen Windungen der Heizwendel
und damit auch eine verbesserte Wärmeabfuhr bzw. Wärmeübertragung auf den zu beheizenden
Gasstrom vermittelt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im wenn zeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale der Erfindung auf einfache Weise gelöst.
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Hiernach ist für die einzelnen Windungen der Heizwendel ein von der
Form des lichten Querschnitts der Kanäle des keramischen Trägers abweichender Verlauf
vorgesehen, derart,daß die einzelnen Windungen der Heizwendel zwar noch mit punktförmiger
Abstützung an den Wänden der Kanäle in diese eingebracht werden können,trotzdem
aber auf dem weitaus größten Teil ihres Umfangs in einem hinreichenden Abstand von
den Kanalwände1 verlaufen,sodaß der durch die Kanäle geleitete,zu erwärmende Gasstrom
diese Windungen sowohl außen,eitig wie auch innenseitig umströmen und damit die
irl diesen erzeugte Wärme gut aufnehmen und abführen kann.
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Durch die Merkmale der Ansprüche 2-5 sind im Rahmen der Erfindung
geeignete Verlaufsformen der einzelnen Windungen der Heizwendel angegeben.
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Solche Verlaufsformen können in der durch die ¼Merkmale des Anspruchs
6 angegebenen Weise nit einfachsten,dem Fachmann bei Ba arf zu Gebote stehenden
technischen Mitteln realisiert werden.
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Dabei kann es besonders vorteilhaft sein,wenn die Heizwendel zusätzlich
um ihre Längsachse verdrillt ist,wodurch einerseits eine günstige Verwirbelung des
durch die Kanäle des Keramikträgers hindurchtretenden Gasstromes erzielt wird und
andererseits auch gew;ihrleistet ist,daß die Wendel - punktweise - satt an den Wänden
der Kanäle anliegt und nicht in sich zusmmenfallen kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß anstelle
eines einstückigen keramischen Trägers mehrere,entweder aneinander anliegende oder
z.B.durch endständige bzw. stirnseitig angeordnete Halterungselemente im Abstand
voneinander gehaltene Keramikrohre als Träger für je einen in axialer Richtung verlaufenden
Abschnitt der Heizwendel vorgesehen sind,wodurch sich insgesamt ein leichterer Aufbau
des Wendelträgers erreichen läßt.Es kommt hinzu,daß ein aus solchen einze1n-n Keramikrohren
zusammengesetzter Träger auch auf einfache Weise an die jeweils geforderte Heizleistung
angepaßt werden kann.Dieser Vorteil ist umso höher zu bewerten,als auf spezifische
Heizleistung ausgelegte Träger,die von einem üblichen Standardmaß abweichen, herstellungstechnisch
sehr aufwendig sind.Ein weiterer Vorteil einer solchen,zusammengesetzten Gestaltung
des Keramikträgers besteht darin,daß auch thermische Spannungen,die bei einem einstückigen
Träger zwangsläufig auftreten und insbesondere dann,wenn die Heizleistung sehr schnell
auf ihren maximalen Wert gebracht wird, zu Beschädigungen des Trägers führen können,sehr
viel besser vermieden bzw.geringer gehalten werden können.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.Es
zeigen: Fig.1 einen erfindungsgemäßen Heizkörper in einer Ansicht von seiner Stirnseite
her,in vereinfachter,schematischer Darstellung, Figuren spezielle,im Rahmen des
erfindungsgemäßen 2a u.2b Heizkörpers ausnutzbare Verlaufsformen der einzelnen Windungen
der Heizwendel urid Fig.3 einen aus einzelnen Keramik-Rohren zsammengesetzten Träger
für die Heizwendel in einer der Fig.1 entsprechenden Darstellung.
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Der in der Fig.1'auf deren Einzelheiten ausdrülklich verwiesen sei,dargestellte
erfindungsgemäße Heizkörper 10 umfaßt einen als langgestrecktes,kreiszylinclrisches,
einstückiges Keramikteil ausgebildeten Träger 11 für eine zusammenhängencle elektrische
Heizwendel 12,die in axialen Kanälen 13 des Trägers 11 verlegt ist,die in axial-symmetrischer
Gruppierung um dessen zentrale Längsachse 14 angeordnet sind und den Träger 11 in
dessen Längsrichtung durchsetzen.
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Die Heizwendel 12 ist so verlegt,daß sie alterrierend an der einen
und der gegenüberliegenden Stirnseite des Trägers 81 in den jeweils benãchbarten
Aufnahmekanal 13 übergeht.Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 sind
insgesamt sechs Kanäle 13 mit jeweils kreisrundem lichtem Querschnitt vorgesehen.
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Abweichend von der üblichen,in einer Stirnansicht kreisrunden Form
der Windungen haben die Windungen 16 der Heizwendel 12 des erfindungsgemäßen Heizkörpers
10 eine dreieckige Grundform,wobei mindestens einzelne und vorzugsweise sämtliche
Windungen 16 der Heizwendel 12 so ausgebildet sind,daß sie mit ihren abgerundeten
Eckbereichen 17 die Innenwand 18 des jeweiligen Kanals 13 berühren.
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Durch diese Form und Anordnung der Heizwendel 12 bzw. ihrer einzelnen
Windungen 16 in den Kanälen 13 wird zum einen erreicht,daß die einzelnen Schenkel
19 dieser Windungen auf dem weitaus größten Teil ihrer Länge in einem deutlichen
Abstand von der Wand 18 des jeweiligen Kanals 13 verlaufen und dadurch auch radial
außenseitig von einem zur Erwärmung durch die Kanäle 13 hindurchgeleiteten Gas-bzw.Luftstrom
umströmt werden können,und zum anderen, daß die Heizwendel 12 in jeder Betriebsphase
der den Heizkörper 10 umfassenden Heizeinrichtung hinreichend lagestabil in den
Kanälen 13 gehalten ist.
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Es kommt hinzu'daß eine durch die Aufheizung der Wendel 12 bedingte
Ausdehnung derselben - im Unterschied zu üblichen Heizkörpern - die sichere Fixierung
der einzelnen Wendelabschnitte in den Kanälen 13 unterstützt.
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Für einen Einsatz im Rahmen des Heizkörpers 10 gemäß Fig.1 geeignete
Heizwendeln können auch nit der in der Fig.2a wiedergegebenen länglich-ovalen Form
ihrer Windungen
16 bzw.mit der in der Fig.2b wiedergegebenen Windungsform
realisiert sein,bei welcher die einzelnen Schenkel 19 bzw.Abschnitte einer einzelnen
Windung 16 eine zur Längsachse 21 der Heizwendel 12 hin gerichtete Krümmung bzw.von
der Längsachse 21 aus gesehen konkave Wölbung haben.
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Es versteht sich,daß im Rahmen des erfindungsg,)mäßen Heizkörpers
10 einsetzbare Heizwendeln auch andere als die in den Figuren 1 bzw.2a und 2b dargestelltt,z.B.
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polygonale Windungsformen haben können,wobei es lediglich von Bedeutung
ist,daß die Windungsform von der Querschnittsform des jeweiligen Kanals 13 bzw.vomVerlauf
seiner Wand 18 abweicht,gleichzeitig aber eine stabile Anlage der Windungen 16 mit
mindestens zwei Anlagepunkten an den Wänden 18 der Kanäle 13 möglich ist.
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Eine zur lagesicheren Anordnung der einzelnen Wendelabschnitte in
den Jeweiligen Kanälen des keramischen Trägers 11 geeignete Gestaltung der Heizwendel
12 kann auch darin bestehen,daß dieser eine Verdrillung um ihre Längsachse 21 aufgeprägt
ist;dadurch läßt sich auch dann,wenn ein z.B.die Ecken von polygonal ausgebildeten
Windungen 16 der Heizwendel 12 berührender Umkreis einen kleineren Durchmesser hat
als der lichte Durchmesser der Kanäle 13 des Trägers 11,mindestens im Abstand einiger
Windungen 16 wieder eine punktförmige Anlage der Heizwendel 12 an den Wänden 18
der Aussparungen 13 erzielen.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Heizkörpers 10 geeignete Heizwendeln
12 mit flach-ovaler oder polygonaler Windunqsform
können z.B.durch
Quetschen einer üblichen eizwendel mit runden Windungen hergestellt werden.Es versteht
sich natürlich,daß die geeigneten polygonalen oder in anderer Weise von der Querschnittsform
der Kanäle 13 abweichenden Windungsformen auch durch Aufwickeln des Wendeldrahtes
auf einen Wickelkern geeigneter Querschnittsform realisiert werden können.
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Die Fig.3 zeigt einen im Rahmen der Erfindung einsetzbaren keramischen
Träger 30 für die Heizwendel 12,der aus einzelnen Reramikrohren 31 zusammengesetzt
istgie z.B.in der aus der Fig.3 ersichtlichen Anordnung gruppiert und durch nicht
dargestellte,stirnseitige Halteelemente in dieser Anordnung zueinander fixiert sein
können. Es ist auch möglich,daß die einzelnen Reramikrohre 31,wie in der Fig.3 gestrichelt
angedeutet,innerhalL eines ebenfalls aus hochtemperaturfestem Reramikmaterial bestehenden
Hüllrohr 32 angeordnet sind.Der Träger 30 gemäß Fig.1 ist zweckanalog zum Träger
11 gemäß Fig.1 einsetzbar.
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